电厂破碎机楼与PCXK破碎机共振分析及处理

涂瑞兴

（福建省福能龙安热电有限公司 福建福鼎 355200）

0 引言

破碎机是电厂输煤系统最重要的辅机设备之一，检修维护工作大，检修工艺复杂，技术要求高。某厂2017 年投产以来，破碎机楼和破碎机产生共振的现象经过技术人员多次研究处理，将破碎机振动大的缺陷彻底消除，同时也增强了检修人员技术水平。在共振治理过程中，通过原因分析查找、措施实施观察、检修综合治理等阶段，彻底消除共振振动现象，保证机组稳定运行。

1 概况

该厂破碎楼为5 层现浇钢筋混凝土框架结构，各层采用砖砌体围护墙，平面尺寸15.0 m×13.6 m，底层层高4 m，其余2 层至5 层高度分别为4.0 m、11.3 m、17.8 m、22.3 m，总高度为28.2 m，抗震等级为3 级。输煤工艺设计为将50 mm 煤块破碎到10 mm 以下。根据设计布置：2 层放置2 条输煤皮带，3 层放置2 台PCXK 破碎机，4 层2 台放置滚轴筛，5 层放置2 条输煤皮带，层与层之间设备通过落煤管连接。PCXK 破碎机：机器转速980 r/min，每台设备重15.6t，设备启停、正反转均采用远程DCS 操作，日常工作时1 台工作1 台备用。原设计PCXK破碎机均未安装减振平台装置。

1.1 设备简介

（1）PXCK 破碎机原理：煤块进入破碎机后，受到高速旋转的转子冲击，首次击碎70%～80%，其余20%～30%的块煤获得动能后，高速冲向破碎板再次被破碎，经过破碎板的反弹，再次被弹向锤头，如此反复，在破碎腔内多次破碎（包括70%～80%初碎物料），与此同时，煤还受到煤块间的相互撞击而破碎。产品粒度控制通过转子与破碎板间隙的调整来实现。被破碎的煤从排料口排出［1］。

（2）PCXK（BC）型细粒破碎机主要由机体、机盖、破碎板、转子、破碎板调节装置等部分组成，详见图1。

图1 PCXK 型破碎机结构原理图（资料来源：PCXK 型破碎机使用说明书）

1.2 设备运行振动情况

破碎楼于2017 年3 月正式投入使用，各楼层振动正常。2019 年5 月发现PCXK 破碎机启动运行时各楼层振动严重，第四层楼面振动剧烈，现场实测最大振幅0.27 mm，最大振速10.57 mm/s。参考 《动力机器基础设计规范》（GB 50040—2020），其中转速大于700 r/min 的破碎机允许振动位移限制楼层振幅为0.15 mm，而实际振幅为允许值的1.8 倍［2］。楼层振动不利于机械设备的正常运行，加速设备的磨损，缩短了设备和建筑物的寿命，过大的振动还会给巡检人员造成不安全感，使人恶心、头晕、急躁，极大危害现场人员的身心健康。破碎机在负载运行下各楼层振动数据见表1。

表1 破碎机在负载运行下各楼层振动数据

2 振动原因分析

（1）轴承座基座刚性不足和联轴器不对中引起振动。引起破碎机振动原因有很多，其中轴承基座刚性不足和联轴器不对中也易造成破碎机运行振动过大［3］。

（2）楼层结构设计不合理。因主要振源为11.3 m 层的碎煤机，实际测量中11.3 m 层的振动也是满足国标要求的，反而是没有振源的22.3 m 层（C-3A/B 皮带机头）振动超标。从现场考察知，碎煤机入口与布料器及筛分机的底部溜管均采用硬连接方式，该连接方式使各楼层受力具有传导性，与设计不符。通过现场分析可知碎煤机的振动直接通过落煤管、曲线落料管等向17.8 m 层（滚轴筛层）和22.3 m 层（C-3A/B 皮带机头）传导，是导致22.3 m 层振动超标的主要原因。

3 振动处理情况

3.1 加强轴承座基座刚性和联轴器对中

针对楼面超常振动进行分析，测量破碎机轴驱动端和非驱动端轴承振动数值，发现两端轴承座X 轴和Y 轴方向振动都超过规定值，决定对破碎机进行重新找中基座加固处理，完成后对11.3 m 层（破碎机层）和破碎机两轴轴承座X 轴和Y轴方向进行数据测量。根据表2 数据对比发现，找中和对破碎机两侧轴承座基板支撑进行改进加固后，破碎机两端轴承座振幅和振速数值都有所下降，但是破碎楼机基础和破碎机两端轴承座振幅都不满足要求。

表2 破碎机找中和基座加固前后楼层振动数据

3.2 改变破碎机运行频率减缓因楼层结构共振

对于楼层结构设计不合理情况，检查技术人员提出在2台碎煤机底座分别加装减振平台和破碎机装变频器两种方案，详见表3。经过对2 种方案分析及讨论，决定先采用破碎机加装变频器方案。

表3 减振方案对比表

在不改变楼面刚度情况下，提高或降低破碎机机械扰动频率，让破碎机机械扰动频率高于或低于楼面固有频率，使得设备和楼面不处于同一个共振频率。通过安装变频器改变破碎机运行频率，进行45.0 Hz、46.0 Hz、47.5 Hz、50.0 Hz、52.0 Hz、52.5 Hz 频率下带负荷运行进行各楼层振动数据收集对比。根据表3 发现频率为46.0 Hz 情况下运行，各楼层振动最小。各频率下破碎机负载运行时各楼层振幅数据见表4。

从表3、表4、表5 可以看出：通过变频器改变破碎机运行频率振动效果好，在45 Hz 频率下正常运行时，设备最大振幅为0.109 mm 和楼层振幅0.045 mm 满足规范要求，小于规范限值［0.15］mm［4］。

表4 各频率下破碎机负载运行时各楼层振幅数据

表5 各频率下破碎轴承座振幅数据

4 结语

电厂破碎机是煤炭等破碎加工的主要设备。由于破碎机转速低、负荷大、扰力大，尤其在运行多年后，破碎机内部锤头等部件磨损造成破碎机运行频率与楼层固有频率一致时，易发生共振，应加强检查维护对破碎机反击板、锤头、锤柄、轴销等部件检查维护。本文对破碎机振动原因进行分析，提供了避免通过改变破碎机基础或厂房结构成本较大，使用调节破碎机转速来避开楼层固有频率，实为经济有效的方法。